PLANTAS COM SEMENTES Espermatófitas ou … (=Coniferophyta) Gnetophyta Departamento de...
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PLANTAS COM SEMENTES Espermatófitas ou fanerógamas
Albizzia
Cassia
Abrus
Araucaria
Cycas
Depart
amen
to de
Botâ
nica/I
BUSP
Aneurófitas*
Archaeopteris*
Cicadófitas Ginkgófitas Pinófitas Gnetófitas Plantas com flores e frutos
LIGNÓFITAS ou Plantas Lenhosas
ESPERMATÓFITAS ou Plantas com sementes
“Gimnospermas” ANGIOPERMAS
CÂMBIO c. 380 m.a.
Elkinsia c. 365 m.a.
SEMENTE
Depart
amen
to de
Botâ
nica/I
BUSP
Plantas com sementes pertencem à linhagem das LIGNÓFITAS
Meristemas laterais:
Câmbio vascular
Câmbio da casca = felogênio
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nica/I
BUSP
Giffortd & Foster 1989 Floresta do Carbonífero
Licopodiófitas Progimnospermas Equisetales
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nica/I
BUSP
Rhynioh
yta
*
Selagine
llace
ae
Iso
eta
ceae
Lyco
podiace
ae
Zos
tero
phyllum
*
Equ
iseta
les
Mara
ttiales
Filicales
Oph
ioglos
sales
Psilot
ales
Plant
as
com
lenh
o e
sement
es
TRAQUEÓFITAS ou Plantas Vasculares
EUFILÓFITAS ou Plantas megáfilas
MONILÓFITAS LICOPODIÓFITAS
Psilo
phyt
on *
1 2
3
4
5
6
7
8 9 10
12
11
*Extinto
Baseado em Judd et al. 2008,
Raven et al. 2007 e Simpson et al. 2006
ESPERMATÓFITAS Lepidod
end
rales*
Calamites*
Câmbio vascular - surgimento homoplástico em 3 linhagens diferentes
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nica/I
BUSP
NOVIDADES EVOLUTIVAS REPRODUTIVAS
(sinapomorfias de ESPERMATÓFITAS)
MEGASPORÂNGIO
(NUCELO)
MEGÁSPORO FUNCIONAL
TEGUMENTO
MICRÓPILA
Raven et al. 1999
óvulo unitegumentado => formação da SEMENTE
Embrião Tecido nutritivo Tegumento protetor
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nica/I
BUSP
taxa de especiação
taxa de extinção Maddison 1996
Inovações-chave
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nica/I
BUSP
12.6 milhões de sequências de linhagens-pivôs: 2 grupos de WGDs (whole-genome duplication) antigos: 319 m.a. e 192 m.a. (poliploidização seguida de perda de genes e diploidização)
Filogenômica Jiao et al. 2011
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nica/I
BUSP
WGD (whole-genome duplication) poliploidização (seguida de perda de genes e diploidização)
Filogenômica Jiao et al. 2011
WGD no ancestral das espermatófitas gerou cópias duplicadas de todos os genes, alguns dos quais podem ter tido papel crucial na origem de
novidades fenotípicas acarretando a rápida diversificação do grupo.
Os genes duplicados retidos pós-WGD diplodização até hoje nessas plantas são
predominantemente de categorias funcionais como transferases e proteínas de reparo, fatores de transcrição e quinases.
O conjunto de genes duplicados que exercem funções especiais na reprodução devem ter
contribuído grandemente para as inovações no surgimento e sucesso das espermatófitas.
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nica/I
BUSP
taxa de especiação
taxa de extinção
Maddison 1996 Inovações-chave
WGD (whole-genome duplication): poliploidização seguida de perda de genes e diploidização = material genético para evolução de novidades funcionais!
WGD
WGD
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nica/I
BUSP
ESPERMATÓFITAS
“GIMNOSPERMAS” (gimno=nua; sperma=semente)
plantas com sementes não encerradas em frutos
apogeu no Baixo e Médio Mesozóico (Triássico e Jurássico) (250 - 135 m.a.) Dep
artam
ento
de B
otânic
a/IBUSP
Carbonífero
Triássico
Cretáceo inferior
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nica/I
BUSP
Dados moleculares: Chase et al. 1993, Doyle et al. 1994, Rydin et al. 2002, Soltis et al. 2002
Dados morfológicos: Crane 1985, Doyle et al. 1994, Loconte & Stevenson 1990
Dados moleculares: Samigullin et al. 1999, Bowe et al. 2000, Chaw et al. 1997, Chaw et al. 2000, Soltis et al. 2002, Simpson 2006
FILOGENIA
provavelmente é um grupo parafilético
hipóteses recentes de monofilia do grupo Depart
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nica/I
BUSP
CYCADALES GINKGOALES CONIFERALES GNETALES ANGIOSPERMAS
Loconte & Stevenson 1990
SPERMATOPHYTA
“GIMNOSPERMAS”
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nica/I
BUSP
NOVIDADES EVOLUTIVAS
(sinapomorfias de Spermatophyta)
sementes com sarcotesta e esclerotesta
formação de sementes
Corte longitudinal da semente de Zamia pumila (Gifford & Foster 1989)
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nica/I
BUSP
óvulo unitegumentado ortótropo => SEMENTE
MEGASPORÂNGIO
(NUCELO)
MEGÁSPORO FUNCIONAL
TEGUMENTO
MICRÓPILA
Óvulo unitegumentado de “gimnosperma” (Adaptado de Raven et al. 1999)
embrião com 2 cotilédones
Corte longitudinal de uma semente de “gimnosperma” (Gifford & Foster 1989)
Simpson 2006
- tecido nutritivo do embrião é o gametófito feminino
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nica/I
BUSP
dioicia
Espécie dióica (Kubitzki 1990)
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BUSP
pólen monossulcado
Pólen de Cycadaceae (Norstog & Nicholls 1997)
Pólen de Welwitschia
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nica/I
BUSP
Tubo polínico em Cycas (Gifford & Foster 1989)
formação do tubo polínico
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nica/I
BUSP
Grão de pólen = micrósporo contendo o
gametófito masculino imaturo
Cycadophyta
Tubo polínico em Cycas (Gifford & Foster 1989)
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nica/I
BUSP
pólen - microgametófito forma um tubo com 2 gametas (supressão do anterídeo)
Cycadophyta
Tubo polínico e gametas em Cycadófitas (Gifford & Foster 1989)
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nica/I
BUSP
Simpson 2007
Polinização e fecundação em Cycadophyta
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nica/I
BUSP
Ciclo
de
vida
Cronquist 1971
CYCADOPHYTA
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nica/I
BUSP
CARACTERES DIAGNÓSTICOS - “GIMNOSPERMAS”
Ginkgo biloba
- plantas lenhosas
Dioon spinulosum Araucaria angustifolia
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nica/I
BUSP
- folhas (ou folíolos) uninérveas ou com nervação dicotômica
Nervação dicotômica de um folíolo de Zamia wallisii (Gifford & Foster 1989)
Nervação dicotômica em Ginkgo biloba (Page 1990)
Folha uninérvea de Tsuga canadensis (Kubitzki 1990)
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nica/I
BUSP
- eustelo
CARACTERES DIAGNÓSTICOS
Caule de Pinus
Pinófita
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nica/I
BUSP
Eustelo - Instalação do câmbio vascular
Câmbio fascicular Câmbio interfascicular
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nica/I
BUSP
Sistema Vascular Secundário
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nica/I
BUSP
Xilema de “Gimnospermas” :
traqueídes
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nica/I
BUSP
Traqueídes - traqueídes com
pontoações areoladas
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nica/I
BUSP
-células crivadas no floemaº
CARACTERES DIAGNÓSTICOS
Depart
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nica/I
BUSP
-estróbilos como unidades reprodutivasº
CARACTERES DIAGNÓSTICOS
megastróbilo de Araucaria angustifolia microstróbilos de Zamia furfuracea
Norstog & Nichols 1997
- sementes sem endosperma
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nica/I
BUSP
GIFFORD & FOSTER 1989
MAUSETH 1995
Filos
BRESINSKY et al. 2012
Subdivisão Spermatophytina
CHASE & REVEAL
2009
Classe Equisetopsida
(=Embryopsida)
Progymnospermophyta
Pteridospermophyta
Cycadeoidophyta
Cycadophyta Cl. Cycadopsida Subcl. Cydadidae
Ginkgophyta Cl. Ginkgopsida Subcl. Gynkgooidae
Pinophyta (=Coniferophyta)
Cl. Coniferopsida
Subcl. Pinidae
Gnetophyta Subcl. Gnetidae
CLASSIFICAÇÕES
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nica/I
BUSP
Gifford & Foster (1989)
Mauseth (1995)
Progymnospermophyta (fóssil)
Pteridospermophyta (fóssil)
Cycadeoidophyta (=Bennettitales) (fóssil)
Cycadophyta
Ginkgophyta
Pinophyta (=Coniferophyta)
Gnetophyta
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nica/I
BUSP
Crane 1985
] viventes
] viventes
] viventes ] viventes
Depart
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nica/I
BUSP
PROGYMNOSPERMOPHYTA (fóssil)
Devoniano médio ao Carbonífero inferior
Beck 1960:
Archaeopteris
caule de “gimnosperma”
(Callixylon) +
folhas semelhantes às de
pteridófitas (Archaeopteris )
ANEUROPHYTALES
ARCHAEOPTERIDALES
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nica/I
BUSP
Aneurófitas*
Archaeopteris*
Cicadófitas Ginkgófitas Pinófitas Gnetófitas Plantas com flores e frutos
LIGNÓFITAS ou Plantas Lenhosas
ESPERMATÓFITAS ou Plantas com sementes
“Gimnospermas” ANGIOPERMAS
CÂMBIO c. 380 m.a.
? c. 365 m.a. SEMENTE
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nica/I
BUSP
Archaeopteris
Progymnospermophyta
Gifford & Foster 1988
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nica/I
BUSP
Aneurófitas*
Archaeopteris*
Cicadófitas Ginkgófitas Pinófitas Gnetófitas Plantas com flores e frutos
LIGNÓFITAS ou Plantas Lenhosas
ESPERMATÓFITAS ou Plantas com sementes
“Gimnospermas” ANGIOPERMAS
CÂMBIO c. 380 m.a.
Heterosporia
c. 365 m.a. SEMENTE
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nica/I
BUSP
Gifford & Foster (1989),
Mauseth (1995)
Progymnospermophyta (fóssil)
Pteridospermophyta (fóssil)
Cycadeoidophyta (=Bennettitales) (fóssil)
Cycadophyta
Ginkgophyta
Pinophyta (=Coniferophyta)
Gnetophyta
Depart
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nica/I
BUSP
PTERIDOSPERMOPHYTA (fóssil)
PTERIDOSPERMALES - Carbonífero ao Permiano
CAYTONIALES - Permiano ao Triássico
GLOSSOPTERIDALES - Permiano ao Cretáceo
CARACTERES DIAGNÓSTICOS
-hábito geral e folhas como as de samambaias, ou folhas lanceoladas ou espatuladas, com nervação reticulada
Reconstrução do hábito de Medullosa noei (Gifford & Foster 1989)
Ordens
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nica/I
BUSP
Traqueídes no xilema secundário
PTERIDOSPERMOPHYTA (fóssil)
PTERIDOSPERMALES
Lyginopteris
Carbonífero (Gifford & Foster 1989)
fibras no córtex
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nica/I
BUSP
Estágios na evolução do tegumento (Stewart & Rothwell 1993)
- formação de sementes hipótese de origem e desenvolvimento do tegumento
megasporângio
Lagenostoma Eurystoma Stamnosperma
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nica/I
BUSP
Gifford & Foster (1989),
Mauseth (1995)
Progymnospermophyta (fóssil)
Pteridospermophyta (fóssil)
Cycadeoidophyta (=Bennettitales) (fóssil)
Cycadophyta
Ginkgophyta
Pinophyta (=Coniferophyta)
Gnetophyta
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nica/I
BUSP
CYCADEOIDOPHYTA (=BENNETTITALES) - Triássico ao Cretáceo
CYCADEOIDALES
CARACTERÍSTICAS
- morfologia foliar semelhante a de Cycadophyta
- folhas simples ou pinadas; caules colunares ou curtos e globosos
Cycadeoidea Williamsonia sewardiana
(Gifford & Foster 1989)
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nica/I
BUSP
- estróbilos monoclinos ou diclinos
Williamsoniella (Gifford & Foster 1989)
Cycadeoidophyta
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nica/I
BUSP
CYCADEOIDOPHYTA
Cycadeoidea
POLINIZAÇÃO
Labandeira et al. 2007 Taxon 56
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nica/I
BUSP
Gifford & Foster (1989),
Mauseth (1995)
Progymnospermophyta (fóssil)
Pteridospermophyta (fóssil)
Cycadeoidophyta (=Bennettitales) (fóssil)
Cycadophyta
Ginkgophyta
Pinophyta (=Coniferophyta)
Gnetophyta
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nica/I
BUSP
CYCADOPHYTA GINKGOPHYTA PINOPHYTA GNETOPHYTA ANGIOSPERMAS
Loconte & Stevenson 1990
SPERMATOPHYTA
- formação de sementes
- dioicia
- pólen monossulcado
- formação do tubo polínico
- óvulo unitegumentado ortótropo
- sementes com sarcotesta e esclerotesta
- embrião com 2 cotilédones
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nica/I
BUSP
CYCADOPHYTA - Permiano ao Recente
POSSÍVEIS SINAPORMORFIAS
Raízes coralóides em Cycas sp.
CYCADALES
raízes coralóides (associação cianobactérias)
Anabaena no córtex da raiz
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BUSP
traços foliares em “círculo” (girdling)
Corte transversal de caule de Zamia sp. (Gifford & Foster 1989)
nós multilacunares
Corte transversal de caule de Zamia integrifolia (Norstog & Nicholls 1997)
Nó multilacunar (Gifford & Foster 1989)
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nica/I
BUSP
padrão ômega dos feixes do pecíolo
Padrão ômega dos feixes do pecíolo em Cycas runphii (Norstog & Nicholls 1997)
tegumento com 2 feixes vasculares
Feixes vasculares do tegumento em Dioon edule (Gifford & Foster 1989).
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nica/I
BUSP
presença de cycasinas (glicosídeos tóxicos)
sementes radiospérmicas
Estrutura da cycasina (Norstog & Nicholls 1997)
Semente de Dioon (Norstog & Nicholls 1997)
semente platispérmica (apomorfia) Cycas
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nica/I
BUSP
CYCADALES
- plantas com apogeu no Jurássico
- distribuição atual PANTROPICAL – 140 espécies
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nica/I
BUSP
CARACTERES DIAGNÓSTICOS
- lenho manoxílico
Corte transversal de caule de Zamia sp. (Gifford & Foster 1989)
Corte transversal de um caule de Zamia integrifolia (Norstog & Nicholls 1997)
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nica/I
BUSP
- plantas dióicas
ciclo de vida de Zamia
Cronquist 1971
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nica/I
BUSP
- megastróbilos simples (quando presentes)
Esquema de um megastróbilo simples de “gimnosperma” (Mauseth 1995)
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BUSP
- gameta masculino
multiflagelado
Gameta masculino de Zamia integrifolia (Gifford & Foster 1989).
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nica/I
BUSP
- óvulos com câmara polínica e câmara arquegonial
Corte longitudinal do óvulo de Dioon edule (Gifford & Foster 1989) Cronquist 1971
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BUSP
Chamberlain 1935
câmara polínica
câmara arquegonial
CYCADOPHYTA
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BUSP
Cycadaceae
Zamiaceae
Stangeriaceae CYCADALES
- Madagascar, Sudoeste da Ásia, Malásia, Austrália e Polinésia
CYCADACEAE Cycas (20 spp.)
Caracteres diagnósticos:
folhas pinadas
folíolos com prefoliação circinada, uninérveosº
megasporofilos com 2-8 óvulos marginais
micrópila orientada distalmente
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BUSP
Cycas revoluta
Cycadophyta Prefoliação circinada
Gifford & Foster 1989
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nica/I
BUSP
Cycas revoluta Cycadaceae
Micrópila orientada distalmente
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nica/I
BUSP
Norstog & Nichols 1997
Depart
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nica/I
BUSP
Cycas Cycadaceae megasporofilos
Micrópilas orientadas distalmente
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nica/I
BUSP
Gifford & Foster 1989
CYCADOPHYTA
Microstróbilo simples
Heibloem 1999
Wettstein 1957
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nica/I
BUSP
-polinização anemófila (Cycas)
Norstog & Nichols 1997
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nica/I
BUSP
Cycas revoluta Cycas circinalis Murray 1986
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nica/I
BUSP
- regiões tropicais a regiões de clima quente do Novo Mundo, África e Austrália
Zamia (35 spp.)
Encephalartos (35)
Macrozamia (14)
Ceratozamia (10)
Dioon (10)
ZAMIACEAE
(8 gêneros/110 spp.)
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BUSP
Norstog & Nichols 1997
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nica/I
BUSP
Encephalartos Zamiaceae
Cycadophyta
Depart
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nica/I
BUSP
Norstog & Nichols 1997
Depart
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nica/I
BUSP
- hábito º
- folhas pinadas (raramente bipinadas), junto ao ápice caulinar; pecíolo e raque com ou sem espinhos
- microsporofilos com numerosos microsporângiosº
- megasporofilos peltados, com 2 óvulosº
- micrópila orientada proximalmente
Zamia floridana (Judd et al. 1999)
CARACTERES DIAGNÓSTICOS - ZAMIACEAE
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nica/I
BUSP
Encephalartos ferox ZAMIACEAE
Megastróbilo
Megasporofilo peltado biovulado
sementes grandes, camada externa carnosa e colorida,
2 cotilédones
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nica/I
BUSP
entomofilia em Zamia furfuracea (Norstog & Nicholls 1997)
- polinização entomófila (Dioon, Encephalartos, Zamia)
Depart
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nica/I
BUSP
Ciclo reprodutivo de Pharaxonotha zamiae em Zamia integrifolia
Norstog & Nicholls 1997
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nica/I
BUSP
Dioon califanoi Polinização por Parallocorynus bicolor Norstog & Nicholls 1997
ZAMIACEAE
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nica/I
BUSP
Norstog & Nichols 1997
CYCADOPHYTA Importância econômica - ornamentais - sagu Dep
artam
ento
de B
otânic
a/IBUSP
Norstog & Nicholls 1997
CYCADOPHYTA
Depart
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nica/I
BUSP
CYCADOPHYTA Importância econômica - ornamentais - sagu
Depart
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nica/I
BUSP
Gifford & Foster (1989),
Mauseth (1995)
Progymnospermophyta (fóssil)
Pteridospermophyta (fóssil)
Cycadeoidophyta (=Bennettitales) (fóssil)
Cycadophyta
Ginkgophyta
Pinophyta (=Coniferophyta)
Gnetophyta
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nica/I
BUSP
CYCADOPHYTA GINKGOPHYTA PINOPHYTA GNETOPHYTA ANGIOSPERMAS
Loconte & Stevenson 1990
CLADOSPERMAE
- dioicia
- formação de sementes
- pólen monossulcado
- formação do tubo polínico
- óvulo unitegumentado ortótropo
- sementes com sarcotesta e esclerotesta
- embrião com 2 cotilédones
Depart
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nica/I
BUSP
NOVIDADES EVOLUTIVAS (sinapormorfias de Cladospermae)
gemas axilares
Ginkgo biloba Araucaria bidwillii Wollemia nobilis
Depart
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nica/I
BUSP
(2011) Araucariaceae
Depart
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nica/I
BUSP
NOVIDADES EVOLUTIVAS (sinapormorfias de Cladospermae)
gemas axilares
folhas simples sementes platispérmicas
Folhas simples de Ginkgo biloba (Kubitzki 1990)
Semente alada de Pinus sylvestris (Kubitzki 1990)
Depart
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nica/I
BUSP
GINKGOPHYTA - Triássico ao Recente
GINKGOALES GINKGOACEAE
Ginkgo biloba
CARACTERES DIAGNÓSTICOS
- árvores
- presença de braquiblastosº
(Kubitzki 1990)
Depart
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nica/I
BUSP
GINKGOPHYTA GINKGOALES GINKGOACEAE
Ginkgo biloba
CARACTERES DIAGNÓSTICOS
- folhas simples, alternas, flabeliformes
- nervação dicotômica
Kubitzki 1990
Depart
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nica/I
BUSP
Plantas dióicas Ginkgo biloba
Óvulos aos pares
Depart
amen
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nica/I
BUSP
gametas masculinos flagelados
Gifford & Foster 1989
-Óvulo unitegumentado
-Câmaras polínica e arquegonial (assifonogamia)
GINKGOACEAE
Arquegônio com oosfera Gametófito feminino
Depart
amen
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nica/I
BUSP
Raven et al. 1999 Gingko biloba
Grão de pólen na câmara arquegonial
Tubo polínico haustorial
Gifford & Foster 1989
Depart
amen
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Botâ
nica/I
BUSP
Gifford & Foster 1989
-sementes 1-2 por pedúnculo -odor desagradável
GINKGOACEAE
Depart
amen
to de
Botâ
nica/I
BUSP
Ciclo reprodutivo de Ginkgo biloba Gifford & Foster 1989
Depart
amen
to de
Botâ
nica/I
BUSP
CYCADOPHYTA GINKGOPHYTA PINOPHYTA GNETOPHYTA ANGIOSPERMAS
Loconte & Stevenson 1990
- gemas axilares
- folhas simples
- sementes platispérmicas
- dioicia
- formação de sementes
- pólen monossulcado
- formação do tubo polínico
- óvulo unitegumentado ortótropo
- sementes com sarcotesta e esclerotesta
- embrião com 2 cotilédones
SPERMATOPHYTA
CLADOSPERMAE
Depart
amen
to de
Botâ
nica/I
BUSP